我国东部夏季极端高温事件季节内尺度分析及诊断

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利用1979-2017年我国189个台站逐日最高温度观测资料,通过Butterworth带通滤波、EOF分析、小波分析、功率谱分析和合成分析等方法,在季节内时间尺度上对我国东部地区极端高温事件进行成因分析和诊断。进一步对与季节内振荡相关的极端高温事件进行分类,依据滤波后200hPa位势高度场与滤波后逐日温度资料同期相关时研究区域上空相关系数的分布特征分为三类低频环流型,讨论三种不同类型的极端高温事件的低频环流特征,并进行热力学诊断。结论如下:(1)我国东部地区夏半年存在华北和江南两个高温日数高值地区:江南地区高温天气出现的时期为7月上旬,并一直持续到8月中旬;华北地区高温天气出现的时期为6月中旬,一直持续到7月上旬。超过阈值的日最高温EOF分析前三个空间模态中,第一和第三模态江南、华北地区均为高值区,其中第一模态为全国一致型分布而第三模态为东北与江南反相的分布型,第二模态为新疆、西藏西部与其他地区反相变化;对应的三个时间系数及我国江南和华北地区江南和华北极端高温事件存在季节内变化信号,尤其是江南地区较为突出,区域平均日最高温度存在10-25d左右的季节内变化信号,此外EOF分析第一时间系数还存在明显的年际信号。(2)1979年至2017年江南地区一共发生了79次极端高温事件,其中与季节内变化低频波动相关的极端高温事件有41次,占一半以上;华北地区一共发生了49次极端高温事件,其中与季节内变化相关的极端高温事件有31次,绝大多数极端高温事件与低频波动有关。(3)对低频极端高温事件热力诊断的结果表明,江南地区对流变化项在升温位相中为正贡献,于活跃位相上贡献达到最大。地表吸收太阳辐射能量,并以潜热通量蒸腾蒸发的形式放出热量加热大气为主;华北地区非绝热加热项在升温位相中为正贡献,于活跃位相上贡献达到最大。华北地区地表通量位相分布较为复杂,在升温位相中,主要以潜热通量蒸腾蒸发的形式放出热量为主,而在降温位相上则以感热通量加热大气为主。(4)江南地区三类环流型中,对流层高层200hPa上均出现西北东南向的波列,第一和第二类环流型在45°N左右的中纬度波列均较为明显,而第三类没有出现该纬向波列。江南地区在升温位相演变过程中,对流层高层在2-4位相均为负距平控制;850hPa上,三类环流型中的低频波列并不明显,但在升温位相中,江南地区上空均为正距平所控制,即形成高层辐合、低层辐散的环流特征,有利于下沉气流对江南地区造成增温现象。(5)华北地区三类环流型中,对流层高层200hPa上均出现西北东南向的波列,第一和第三类环流型45°N左右的中纬度波列并不明显,仅第二类出现该纬向波列。华北地区在升温位相演变过程与江南地区较为一致,对流层高层在2-4位相均为负距平控制;850hPa上,三类环流型中的低频波列并不明显,在升温位相中,华北地区上空均为正距平所控制,即形成高层辐合、低层辐散的环流特征,有利于下沉气流对华北地区造成增温现象。
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